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1、邵阳学院毕业设计（论文） 毕业设计(论文)课 题 名 称 重力加速度测量方法的探讨 学 生 姓 名 王 江 学 号 1040803027 系、年级专业 10级物本班 指 导 教 师 兰 中 建 职 称 副教授 2014年 5 月20 日摘要：在实验室内测量重力加速度的方法有很多种。本文通过实验室所能提供的仪器, 用自由落体法、单摆法、倾斜气垫导轨、平衡法、滴水法、等五种方法对重力加速度进行测量，并对各种实验方法的原理、实验仪器、操作、误差、测量结果进行分析探讨，做出归纳和总结，提出自己的看法与体会，以供大家在不同条件下，根据测量仪器、环境、精度要求等因素，选择方法测量重力加速度。关键词：重力加
2、速度；单摆；平衡；滴水 2Abstract:The method of measuring acceleration of gravity in the laboratory has a lot of kinds. Based on the laboratory can provide instruments, in free fall, simple pendulum, tilt air track, balance, dripping, five kinds of methods to measure acceleration of gravity, and the variety of
3、experiment method, the principle of the experimental apparatus, operation, error, the results of analysis and measurement, make the induction and summary, For everyone under different conditions, in accordance with the requirements of precision measuring instrument, environment, etc factors, choice
4、method of measuring acceleration of gravity.Key words: Acceleration of gravity; Simple pendulum；Balance; Drop of water2目录摘要：2Abstract:3引言：51重力加速度的测量方法51.1用自由落体法测量重力加速度51.2用单摆测重力加速度71.3用倾斜的气垫导轨测重力加速度81.4用平衡法测重力加速度101.5用滴水法测重力加速度112测量方法的比较与研究132.1原理的难易程度比较132.2仪器的简便程度比较132.3操作难易程度比较以及误差比较142.4测量的多少及数据
5、处理难易程度的比较142.5实验测量结果的比较152.6测量方法综合比较（如表（表九）15结语16参考文献：16致谢181引言：重力加速度是物理学中的一个十分重要的物理量，在地面上不同的地区，重力加速度g值不相同，它是由物体所在地区的纬度、海拔等因素决定，随着地球纬度和海拔高度的变化而变化，准确地确定它的量值，无论从理论上、还是科研上、生产上以及军事上都有极其重大的意义。测量重力加速度的方法有很多，但测量受仪器、环境等因素的影响比较大，不是每种方法都适用，所以有必要对测量方法进行研究，找出一种适合测量本地重力加速度的方法。我们试图采用多种测量方法测量重力加速度，并对各种实验方法的原理、实验仪器
6、、操作、误差、测量结果进行分析探讨，做出归纳和总结，提出自己的看法与体会，以供大家在不同条件下，根据测量受仪器、环境、精度要求等因素，选择方法测量重力加速度。2重力加速度的测量方法2.1用自由落体法测量重力加速度 1.实验仪器：自由落体装置（如图一），数字毫秒计，光电门（两个），铁球。图一 自由落体装置2.实验原理、步骤、注意事项实验原理：设光电门A、B间的距离为，球下落到A门时的速度为，通过A、B间的时间为，则成立： （1）两边除以,得： （2）设,则： （3）这是一直线方程，当测出若干不同的值，用和进行直线拟合，设所得斜率为，则由可求出， （4）实验步骤：（1）调节实验装置的支架，使立柱为
7、铅直，再使落球能通过A门B门的中点。（2）测量A、B两光电门之间的距离。（3）测量时间。（4）计算各组的，值，用最小二乘法做直线拟合，求出斜率及其标准偏差、（注意：在取的时，由于立柱调整不完善，落球中心未通过光电门的中点，立柱上米尺的误差均给值引入误差，也是的不确定度来源，一般此项不确定度（B类评定）较小，可略去不计，所以）。（5）计算及其标准不确定度。注意事项：（1）利用铅垂线和立柱的调节螺丝，确保离住处与铅直。保证小球下落时，两个光电门遮光位置均相同。（2）测量时一定要保证支架稳定、不晃动。路程的准确测量对实验结果影响很大3.实验数据以及处理表一 自由落体法测重力加速度数据表1156.30
8、30.000.1919156.302222.7250.000.2245222.723288.6970.000.2521288.694325.5290.000.2765325.525370.17110.000.2972370.176409.89130.000.3172409.89根据上表用最小二乘法做直线拟合，得： 所以重力加速度的测量结果：2.2用单摆测重力加速度1.实验仪器：单摆，停表，钢卷尺，小球。装置如（图二）。图二 单摆装置2.实验原理、步骤、注意事项实验原理：用长线把小球吊在支架上，构成一个单摆。用米尺测出摆线长，用游标卡尺测出小球直径。用秒表测出个周期所用时间，根据单摆周期公式：
9、（5）得： （6）求出的即为重力加速度。 注意事项：（1）选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm。 （2）摆长应是摆线长加小球的半径（3）单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑，摆长改变的现象。（4）注意摆动时摆角不能过大，摆角的角度应满足。（5）摆球摆动时，要尽量使之保持在同一个竖直平面内，以免形成圆锥摆。（6）从球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辨小球过此位置的时刻。实验步骤：（1）用米尺量出悬线长，准确到毫米，已知小球半径为1cm。（2）把单摆从平衡位置
10、拉开一个角度（）放开它，用秒表测量单摆完成30次全振动所用的时间，求出完成一次全振动所需要的时间。反复测量五次，取单摆周期平均值。（3）把测得的周期和摆长的数值代入公式，求出重力加速度g的值来。3.实验数据以及处理表二 单摆法测重力加速度数据表12345摆动次数3030 30 30 30次摆动的时间小球半径 ： 摆 长 ：周 期 ：重力加速度：由数据得：所以重力加速度的测量结果：2.3用倾斜的气垫导轨测重力加速度1.实验仪器：气垫导轨（如图五），游标卡尺，智能数字测时器，光电门，垫块。图五 气垫导轨装置图2.实验原理、步骤实验原理：倾斜轨上的加速度与重力加速度的关系:设导轨倾角为，滑块质量为，
11、则，由于滑块有气层的内摩擦，式中的比例系数，称为粘性阻尼常量，所以有，整理后有与的关系为： （12）实验步骤：（1）导轨调平:调平导轨本应是将平直的导轨调成水平方向，但是实验室现有的导轨都存在一定的弯曲，因此调平的意思是指将光电门A、B所在两点，调到同一水平线上。（检查调平的要求：滑块从A向B运动时：相反时由A向B运动时的速度损失，要和相反运动时的速度损失尽量相接近。）（2）求粘性阻尼常量， （13） （14）（3）保持、不变，抬高导轨一端（如图六），测量，并计算加速度和平均速度 （15） （16）图六 实验简图（4）利用得到的粘性阻尼常量及加速度，根据式（12）求重力加速度。 3.实验数据以及处理挡光片宽度,滑快质量，气垫导轨调节水平,从到,两光电门之间的距离。 （1） 粘性阻尼常量表三 求气垫导轨粘性阻尼常量数据表组别1234524.9426.4829.0
